DE112013001457T5 - Transdermal application system - Google Patents
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Abstract
Es wird ein transdermales Applikationssystem zur transdermalen Wirkstoff-Verabreichung in Form eines transdermalen Abgabepflasters zur Verabreichung von Insulin vorgestellt. Das Pflaster enthält quervernetztes amidiertes niedermethoxyliertes Pektin, Insulin und einem Wirkstoff zur besseren Übertragung.A transdermal application system for transdermal drug administration is presented in the form of a transdermal release patch for the administration of insulin. The plaster contains cross-linked, amidated low methoxylated pectin, insulin and an active ingredient for better transfer.
Description
DIESE ERFINDUNG betrifft ein transdermales Applikationssystem. Sie bezieht sich vor allem auf Systeme zur transdermalen Abgabe für die transdermale Verabreichung von Insulin.THIS INVENTION relates to a transdermal delivery system. It relates more particularly to transdermal delivery systems for the transdermal delivery of insulin.
Aktuell leiden etwa 135 Millionen Menschen unter Diabetes mellitus. Diese Zahl wird angesichts der prognostizierten Zunahmen (170%) in den Entwicklungsländern und (40%) in den entwickelten Ländern, bis zum Jahr 2025 voraussichtlich auf 300 Millionen ansteigen [1]. Insulin ist die pharmazeutische Standard-Verbindung die zur Behandlung von Diabetes genutzt wird und Insulin wird normalerweise wie folgt verabreicht; intravenös (iv), intramuskulär (im) oder subkutan (sc), wobei der Injektionsweg die häufigste Art der Verabreichung darstellt. Allerdings führen Nadelphobie und Stress-Symptome, verursacht durch mehrfache tägliche Injektionen, zu Beschwerden und Unannehmlichkeiten, wodurch die Notwendigkeit für eine weniger stressige Methode zur Verabreichung von Insulin entstanden ist [2].Currently, about 135 million people suffer from diabetes mellitus. Given the projected increases (170%) in developing countries and (40%) in developed countries, this figure is expected to rise to 300 million by 2025 [1]. Insulin is the standard pharmaceutical compound used to treat diabetes and insulin is normally given as follows; intravenous (iv), intramuscular (im) or subcutaneous (sc), the route of injection being the most common route of administration. However, needle phobia and stress symptoms caused by multiple daily injections lead to discomfort and inconvenience, thereby creating the need for a less stressful method of administering insulin [2].
Transdermale Applikationssysteme bieten eine langsame und kontrollierte Abgabe von Wirkstoffen, vermeiden metabolische Stoffwechselstörungen, erhalten über längere Zeit konstante Blutlevel und reduzieren Nebenwirkungen wodurch sich die Akzeptanz erhöht. Seit 1990 wurden viele Untersuchungen zur Verbesserung der transdermalen Verabreichung von Insulin durchgeführt [3–8]. Zu den Methoden die sich als nützlich erwiesen haben, gehören Elektroporation [3], Lipid angereicherte Elektroporation [3], topisch applizierte biphasische Vesikel [4], leichtverformbare Träger [5], Ultraschall [6] und Mikronadeln [7]. Eine Untersuchtung hat ebenfalls die Notwendigkeit für eine effektive Vorbereitung der Haut und elektrische Verstärkung gezeigt [8]. All diese Studien haben jedoch Gebrauch entweder von chemischen Permeatoren oder elektrischen Pulsen und Schallwellen gemacht, um die Verabreichung zu verstärken und keine der genutzten Methoden hat für die Verabreichung ausschließlich ein transdermales Pflaster verwendet. Der Antragsteller hat nun herausgefunden, dass Pektin für die transdermale Verabreichung von Insulin verwendet werden kann.Transdermal delivery systems provide slow and controlled delivery of drugs, avoid metabolic metabolic disorders, maintain constant blood levels for prolonged periods, and reduce side effects, thereby increasing acceptance. Since 1990, many studies have been carried out to improve the transdermal administration of insulin [3-8]. Methods that have proven useful include electroporation [3], lipid-enriched electroporation [3], topically applied biphasic vesicles [4], easily deformable carriers [5], ultrasound [6] and microneedles [7]. An investigation has also shown the need for effective skin preparation and electrical reinforcement [8]. However, all of these studies have made use of either chemical permeators or electrical pulses and sound waves to enhance the administration and none of the methods used has used exclusively a transdermal patch for administration. The Applicant has now found that pectin can be used for the transdermal administration of insulin.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein transdermales Applikationssystem zur transdermalen Verabreichung von Insulin bereitgestellt, wobei die Vorrichtung in Form eines Pflasters quervernetztes, amidiertes niedrigmethoyliertes Pektin, Insulin und einen transdermalen Übertragungsbeschleuniger enthält.According to a first aspect of the invention there is provided a transdermal delivery system for the transdermal delivery of insulin, said device comprising in the form of a patch cross-linked amidated low methylated pectin, insulin and a transdermal delivery enhancer.
Der Verstärker der transdermalen Übertragung kann Dimethylsulfoxid, Natriumoleat oder Natriumdodecylsulfat (SDS oder NaDS) sein. Das Pflaster kann ein Antioxidationsmittel enthalten. Weiter kann es ein Antibiotikum enthalten.The enhancer of transdermal delivery may be dimethyl sulfoxide, sodium oleate, or sodium dodecyl sulfate (SDS or NaDS). The patch may contain an antioxidant. Further, it may contain an antibiotic.
Das Antioxidationsmittel kann Vitamin E sein, gegebenenfalls kombiniert mit Eukalyptusöl.The antioxidant may be vitamin E, optionally combined with eucalyptus oil.
Bei dem Antibiotikum kann es sich um Puromycin handeln.The antibiotic may be puromycin.
Das niedermethoxylierte Pektin kann einen Methoxylierungsgrad zwischen etwa 19 und 23 haben und einen Amidierungsgrad von etwa 24 bis 31. Vorzugsweise liegt der Methoxylierungsgrad zwischen 19 und 23 und der Amidierungsgrad zwischen 24 und 31.The low-methoxylated pectin may have a degree of methoxylation between about 19 and 23 and a degree of amidation of about 24 to 31. Preferably, the degree of methoxylation is between 19 and 23 and the degree of amidation is between 24 and 31.
Das transdermale Pflaster kann in der beschriebenen Form vorkommen.The transdermal patch may be in the form described.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird eine Methode zur Behandlung von Diabetes bereit gestellt, wobei die Methode die direkte Anwendung eines transdermalen Pflasters, umfassend quer-vernetztes, amidiertes, niedrigmethoxyliertes Pektin, Insulin und einem transdermalen Übertragungsbeschleuniger, auf die Haut einer Person oder eines Tiers zur Abgabe von Insulin durch die Haut vorsieht.According to a second aspect of the invention, there is provided a method of treating diabetes, the method comprising the direct application to the skin of a subject or animal of a transdermal patch comprising cross-linked, amidated, low-methoxylated pectin, insulin and a transdermal delivery enhancer provides for the delivery of insulin through the skin.
Das Pflaster kann in beschriebener Form vorkommen.The patch can occur in the form described.
Somit stellt die Erfindung ein Pflaster und eine Methode für die Verabreichung von Insulin durch die Haut dar, durch die Verwendung eines kleinen traditionellen, arzneimittelhaltigen Pflasters. Der Wirkstoff des Pflasters der Erfindung ermöglicht die direkte Übertragung von Insulin durch die Haut in den Blutkreislauf. Die transdermale Abgabe von Insulin ist bekannt dafür, dass hochmolekulare Wirkstoffe wie Insulin nicht ohne weiteres in der Lage sind die Haut zu durchdringen und daher nicht in den Blutkreislauf gelangen. Der Wirkstoff des Pflasters der Erfindung überwindet dieses Problem durch den Einsatz eines chemischen Verstärkers der den Durchgang von nativem Insulin durch die Haut erleichtert. Derzeit gibt es keine zugelassenen Insulinpflaster mit transdermalen Abgabemechanismen für die Verabreichung von Insulin.Thus, the invention provides a patch and method for delivery of insulin through the skin through the use of a small traditional medicated plaster. The active ingredient of the patch of the invention enables the direct transfer of insulin through the skin into the bloodstream. The transdermal delivery of insulin is known that high molecular weight drugs such as insulin are not readily able to penetrate the skin and therefore can not enter the bloodstream. The active ingredient of the patch of the invention overcomes this problem by the use of a chemical enhancer which facilitates the passage of native insulin through the skin. There are currently no approved insulin patches with transdermal delivery mechanisms for the administration of insulin.
Die Erfindung wird nun beispielhaft beschrieben unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und Abbildungen wobei The invention will now be described by way of example with reference to the following examples and figures
BEISPIELEEXAMPLES
Vorbereitung InsulinpflasterPreparing insulin patches
Materialen und MethodenMaterials and methods
- Medikamente: Biphasisches Insulin (Actraphane HM, Novo Nordisk, Kanada) oder Humaninsulin (Isophan Humaninsulin, Lilly France SA, Fegershiem).Drugs: Biphasic insulin (Actraphane HM, Novo Nordisk, Canada) or human insulin (Isophan Human Insulin, Lilly France SA, Fegershiem).
- Matrix: Amidiertes, niedrig methoxyliertes Pektin mit einem Methoxylierungsgrad von 23 und einem Amidierungsgrad von 24.Matrix: Amidated, low-methoxylated pectin with a degree of methoxylation of 23 and a degree of amidation of 24.
- Kationen zur Vernetzung: Calciumchlorid.Cations for crosslinking: calcium chloride.
- Penetrationsverstärker: Dimethylsulfoxid.Penetration enhancer: dimethyl sulfoxide.
- Klebemittel: Selbstklebende Verbände oder Hydrofilm (5 cm × 7,5 cm, 8 cm × 12 cm, 10 cm × 20 cm).Adhesives: Self-adhesive bandages or hydrofilm (5 cm × 7.5 cm, 8 cm × 12 cm, 10 cm × 20 cm).
- Antioxidantien: Vitamin E.Antioxidants: Vitamin E.
Beispiel 1example 1
Amidiertes, niedermethoxyliertes Pektin mit einem Methoxylierungsgrad von 23 und einem Amidierungsgrad von 24 wurde in entionisiertem Wasser (4 g/100 ml) gelöst, dem verschiedene Dosen von Humaninsulin (6, 15, 30 und 60|μ) zugefügt und unter Verwendung eines Mixers (Heidolph-Labormischer, Deutschland) untergerührt wurden. Anschließend wurden Dimethylsulfoxid (3 ml) und Vitamin E (3 ml) zugefügt. Diese Lösung wurde für eine Dauer von 6 (sechs) Stunden vermischt. Anschließend wurde ein Aliquot der Mischung (10 ml) in eine Petrischale (424,62 cm2) überführt und bei –5°C eingefroren. Nach dem Einfrieren wurde dem gefrorenen Pektin eine 2%ige CaCl2 Lösung zugefügt und bei Raumtemperatur 10 Minuten stehen gelassen, um eine Vernetzung und die Bildung des Matrixpflasters zu ermöglichen. Pflaster mit gemessenen Breiten wurden ausgeschnitten und auf Hydrofilm aufgetragen, das als Trägermaterial fungierte. Die Pflaster wurden bis zur Verwendung bei 2°C in einem Kühlschrank gelagert.Amidated low-methoxylated pectin having a degree of methoxylation of 23 and a degree of amidation of 24 was dissolved in deionized water (4 g / 100 ml) to which various doses of human insulin (6, 15, 30 and 60 μ) were added and mixed using a blender ( Heidolph laboratory mixer, Germany) were stirred. Subsequently, dimethyl sulfoxide (3 ml) and vitamin E (3 ml) were added. This solution was mixed for a period of 6 (six) hours. Subsequently, an aliquot of the mixture (10 ml) was transferred to a petri dish (424.62 cm 2 ) and frozen at -5 ° C. After freezing, a 2% CaCl 2 solution was added to the frozen pectin and allowed to stand at room temperature for 10 minutes to allow cross-linking and formation of the matrix patch. Plasters with measured widths were cut out and applied to hydrofilm, which acted as a substrate. The patches were stored in a refrigerator at 2 ° C until use.
Beispiel 2Example 2
Die folgenden Varianten des Verfahrens von Beispiel 1 wurden durchgeführt.The following variants of the method of Example 1 were carried out.
Beispiel 2.1 Example 2.1
- Medikamente: NovoRapid Insulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Kanada) Drugs: NovoRapid insulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Canada)
- Matrix: Amidiertes, niedermethoxyliertes Pektin mit einem Methoxylierungsgrad von 19 und einem Amidierungsgrad von 31.Matrix: Amidated, low-methoxylated pectin with a degree of methoxylation of 19 and a degree of amidation of 31.
- Kationen zur Vernetzung: CalciumchloridCations for crosslinking: calcium chloride
- Penetrationsverstärker: DimethylsulfoxidePenetration enhancer: dimethyl sulphoxide
- Klebemittel: Selbstklebende VerbändeAdhesives: Self-adhesive bandages
- Antioxidantien: Vitamin E, EukalyptusölAntioxidants: vitamin E, eucalyptus oil
- Antibiotikum: PuromycinAntibiotic: puromycin
Beispiel 2.2Example 2.2
- Medikamente: Humaninsulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Kanada)Medicines: human insulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Canada)
- Matrix: Amidiertes, niedermethoxyliertes Pektin mit einem Methoxylierungsgrad von 19 und einem Amidierungsgrad von 31.Matrix: Amidated, low-methoxylated pectin with a degree of methoxylation of 19 and a degree of amidation of 31.
- Kationen zur Vernetzung: CalciumchloridCations for crosslinking: calcium chloride
- Penetrationsverstärker: NatriumoleatPenetration enhancer: sodium oleate
- Klebemittel: Selbstklebende VerbändeAdhesives: Self-adhesive bandages
- Antioxidantien: Vitamin E, EukalyptusölAntioxidants: vitamin E, eucalyptus oil
- Antibiotikum: PuromycinAntibiotic: puromycin
Beispiel 2.3Example 2.3
- Medikamente: Humaninsulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Kanada)Medicines: human insulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Canada)
- Matrix: Amidiertes, niedermethoxyliertes Pektin mit einem Methoxylierungsgrad von 19 und einem Amidierungsgrad von 31.Matrix: Amidated, low-methoxylated pectin with a degree of methoxylation of 19 and a degree of amidation of 31.
- Kationen zur Vernetzung: CalciumchloridCations for crosslinking: calcium chloride
- Penetrationsverstärker: Natriumdodecylsulfat (SDS or NaDS)Penetration enhancer: sodium dodecyl sulfate (SDS or NaDS)
- Klebemittel: Selbstklebende VerbändeAdhesives: Self-adhesive bandages
- Antioxidantien: Vitamin E, EukalyptusölAntioxidants: vitamin E, eucalyptus oil
- Antibiotikum: PuromycinAntibiotic: puromycin
Beispiel 2.4Example 2.4
- Medikamente: Humaninsulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Kanada)Medicines: human insulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Canada)
- Matrix: Amidiertes, niedermethoxyliertes Pektin mit einem Methoxylierungsgrad von 19 und einem Amidierungsgrad von 31.Matrix: Amidated, low-methoxylated pectin with a degree of methoxylation of 19 and a degree of amidation of 31.
- Kationen zur Vernetzung: CalciumchloridCations for crosslinking: calcium chloride
- Penetrationsverstärker: Dimethylsulfoxid, NatriumoleatPenetration enhancer: dimethyl sulfoxide, sodium oleate
- Klebemittel: Selbstklebende VerbändeAdhesives: Self-adhesive bandages
- Antioxidantien: Vitamin E, EukalyptusölAntioxidants: vitamin E, eucalyptus oil
- Antibiotikum: PuromycinAntibiotic: puromycin
Beispiel 2.5Example 2.5
- Medikamente: Humaninsulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Kanada)Medicines: human insulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Canada)
- Matrix: Amidiertes, niedermethoxyliertes Pektin mit einem Methoxylierungsgrad von 19 und einem Amidierungsgrad von 31.Matrix: Amidated, low-methoxylated pectin with a degree of methoxylation of 19 and a degree of amidation of 31.
- Kationen zur Vernetzung: CalciumchloridCations for crosslinking: calcium chloride
- Penetrationsverstärker: Dimethylsulfoxid, Natriumdodecylsulfat (SDS or NaDS)Penetration enhancer: dimethyl sulfoxide, sodium dodecyl sulfate (SDS or NaDS)
- Klebemittel: Selbstklebende VerbändeAdhesives: Self-adhesive bandages
- Antioxidantien: Vitamin E, EukalyptusölAntioxidants: vitamin E, eucalyptus oil
- Antibiotikum: PuromycinAntibiotic: puromycin
Beispiel 2.6 Example 2.6
- Medikamente: Humaninsulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Kanada)Medicines: human insulin (NovoRapid FlexPen, Novo Nordisk, Canada)
- Matrix: Amidiertes, niedermethoxyliertes Pektin mit einem Methoxylierungsgrad von 19 und einem Amidierungsgrad von 31.Matrix: Amidated, low-methoxylated pectin with a degree of methoxylation of 19 and a degree of amidation of 31.
- Kationen zur Vernetzung: Natriumdodecylsulfat (SDS oder NaDS), NatriumoleatCations for crosslinking: sodium dodecyl sulfate (SDS or NaDS), sodium oleate
- Klebemittel: Selbstklebende VerbändeAdhesives: Self-adhesive bandages
- Antioxidantien: Vitamin E, EukalyptusölAntioxidants: vitamin E, eucalyptus oil
- Antibiotikum: PuromycinAntibiotic: puromycin
Beispiel 3Example 3
Amidiertes, niedermethoxyliertes Pektin mit einem Methoxylierungsgrad von 19 und Amidierungsgrad von 31 wurde unter Rühren in entionisiertem Wasser (4 g/100 ml) gelöst durch Verwendung eines Mixers (Heidolph-Labormischer, Deutschland). Anschließend wurden entweder Dimethylsulfoxid, SDS oder Natriumoleat in das Gemisch gegeben. Vitamin E, Eukalyptusöl und Puromycin zugegeben und unter Rühren für 30 Minuten gemischt. Verschiedene Dosen von NovoRapid Insulin (4, 6, 8 und 10er Einheiten) wurden der Mischung während der letzten 15 Minuten der Zubereitung hinzugefügt. Anschließend wurde ein Aliquot der Mischung (11 ml) in eine Petrischale (424,62 cm2) überführt und bei –5°C eingefroren. Nach dem Einfrieren wurde das gefrorene Pektin bei Raumtemperatur 15 Minuten stehen gelassen und anschließend wurde eine 2%ige CaCl2 Lösung zugefügt, um eine Vernetzung und die Bildung des Matrixpflasters zu ermöglichen. Die Pflaster wurden bis zur Verwendung bei 2°C in einem Kühlschrank gelagert.Amidated, low-methoxylated pectin having a degree of methoxylation of 19 and a degree of amidation of 31 was dissolved in deionized water (4 g / 100 ml) with stirring by use of a mixer (Heidolph Laboratory Mixer, Germany). Subsequently, either dimethyl sulfoxide, SDS or sodium oleate was added to the mixture. Vitamin E, eucalyptus oil and puromycin were added and mixed with stirring for 30 minutes. Various doses of NovoRapid insulin (4, 6, 8 and 10 units) were added to the mixture during the last 15 minutes of the preparation. Subsequently, an aliquot of the mixture (11 ml) was transferred to a petri dish (424.62 cm 2 ) and frozen at -5 ° C. After freezing, the frozen pectin was allowed to stand at room temperature for 15 minutes and then a 2% CaCl 2 solution was added to allow cross-linking and formation of the matrix patch. The patches were stored in a refrigerator at 2 ° C until use.
Transdermale Abgabe von InsulinTransdermal delivery of insulin
Tiereanimals
Es wurden männliche Sprague-Dawley-Ratten (90–300 g Körpergewicht) verwendet, gezüchtet und gepflegt vom Institut für biomedizinische Forschung der Universität von KwaZulu-Natal. Die Tiere hatten freien Zugang zu Standardrattenfutter (Meadows, Pietermaritzburg, Süd Afrika) und Wasser mit einem 12 Std. Licht und 12 Std. Dunkelheit Zyklus. Verfahren die Tiere und Ihre Pflege umfassen, wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien der Universtiät von Kwa-Zulu Natal (Ethical Clearance 007/10/Tiere) ausgeführt.Male Sprague-Dawley rats (90-300 g body weight) were used, bred and maintained by the Institute of Biomedical Research of the University of KwaZulu-Natal. The animals had free access to standard rat chow (Meadows, Pietermaritzburg, South Africa) and water with a 12 hr light and 12 hr dark cycle. Procedures involving the animals and their care were carried out in accordance with the guidelines of the Kwa-Zulu Natal University (Ethical Clearance 007/10 / Animals).
In dieser Studie wurden männliche Sprague-Dawley-Ratten (250–300 g), untergegbracht im Institut für Biomedizinische Tier-Ressourcen des Westville Campus der Universität, von Kwa-Zulu Natal verwendet.In this study, male Sprague-Dawley rats (250-300 g), housed in the Institute for Biomedical Animal Resources at the university's Westville campus, were used by Kwa-Zulu Natal.
Bestimmung der Wirkstoffmenge in den PflasternDetermination of the amount of active ingredient in the patches
Um die Menge des im Pflaster eingebundenen Wirkstoffs zu bestimmen, wurde der Insulingehalt in Pflastern von bekannten Bereichen bestimmt. Pflaster die verschiedene Dosen von Insulin enthielten, wurden bei einem pH-Wert von 7,2 in Sorenson Phosphatpuffern gelöst. Die Insulinmengen, die den Petrischalen für jede Gruppe hinzugefügt wurden, betrugen jeweils 0,6; 1,5; 3,0 und 6,0|ig. Dies entsprach einer theoretischen Menge von 0,027; 0,08; 0,135 und 0,27|ig an Insulin, das jedem Pflaster hinzugefügt wurde. Einzelne Pflaster wurden im Puffer gelöst und es wurden Verdünnungsreihen erstellt um die Menge an Insulin, die in jedes Pflaster eingebunden wurde, zu messen.To determine the amount of drug incorporated in the patch, insulin content was determined in patches from known ranges. Plasters containing various doses of insulin were dissolved at pH 7.2 in Sorenson phosphate buffers. The amounts of insulin added to the Petri dishes for each group were 0.6, respectively; 1.5; 3.0 and 6.0. This corresponded to a theoretical amount of 0.027; 0.08; 0.135 and 0.27 of insulin added to each patch. Individual plasters were dissolved in the buffer and serial dilutions were made to measure the amount of insulin incorporated into each patch.
Anwendung des Hydrogel PflastersApplication of hydrogel patch
Die Ratten wurden 1–2 Tage vor der Verabreichung durch die Insulinpflaster an den dorsalen Bereichen des Halses rasiert. Die Hydroabdeckung des Insulin Hydrogel Matrixpflasters wurde in die Größe des Pflasters geschnitten und auf einen Klebstoff aufgebracht um einen leichten Transfer auf das Tier zu erlauben. Die Pflaster wurden durch klebenden Hydrofilm (Hartman-Congo Inc, Rock Hill, South Carolina, USA) an Ort und Stelle gehalten, die den Größen der Tiere angepasst wurden (
Induktion von experimenteller Diabetes mellitusInduction of experimental diabetes mellitus
Diabetes mellitus wurde mit einer einzelnen intraperitonealen Injektion von Streptozotocin (STZ, 60 mg/kg), gelöst in frisch zubereiteten 0,1 M Citratpuffer (pH 6,3), in Ratten induziert. Die Kontrolltiere wurden mit dem Vehikel injiziert. Kontrolltiere, die nach 24 Std. Glukosurie zeigten, getestet durch Urin-Streifen (Rapidmed Diagnostics, Sandton, Südafrika), wurden als diabetisch angesehen. Die Blutglukose-Konzentration von 20 mmol/l oder drüber, gemessen nach einer Woche wurde als stabiler diabetischer Zustand betrachtet, bevor die experimentellen Verfahren ausgeführt wurden.Diabetes mellitus was induced in rats with a single intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ, 60 mg / kg) dissolved in freshly prepared 0.1 M citrate buffer (pH 6.3). The control animals were injected with the vehicle. Control animals that showed glucosuria after 24 hours, tested by urine strips (Rapidmed Diagnostics, Sandton, South Africa), were considered diabetic. The blood glucose concentration of 20 mmol / L or over, measured after one week, was considered to be a stable diabetic condition before the experimental procedures were performed.
Experimentelle GestaltungExperimental design
Nicht diabetische und STZ induzierte diabetische Ratten wurden für orale Glukosetoleranz (OGT) Wirkungsstudien (n = 6 in jeder Gruppe), in verschiedene Gruppen eingeteilt.Non-diabetic and STZ-induced diabetic rats were divided into different groups for oral glucose tolerance (OGT) activity studies (n = 6 in each group).
Hydrogel InsulinpflasterHydrogel insulin patch
OGT Auswirkungen von amidierten, Hydrogel, Pektin, Insulin Matrix-Plastern wurden in getrennten Gruppen von nicht diabetischen und STZ induzierten diabetischen Gruppen von Ratten, bei denen das Pflaster auf die rasierte Fläche auf die Rückseite des Halses auf die Haut aufgebracht wurde, untersucht (
Orale Glukosetoleranz (OGT) ReaktionenOral glucose tolerance (OGT) reactions
OGT Reaktionen wurden in getrennten Gruppen von nicht diabetischen und STZ induzierten diabetischen Gruppen von Ratten, bei denen das Pflaster auf die rasierte Fläche auf die Rückseite des Halses auf die Haut aufgebracht wurde, bewertet (
Bestimmung von PlasmainsulinDetermination of plasma insulin
Die Ratten wurden 4 Stunden nach dem Beginn des oralen Glukosetoleranztest durch eine Inhalationsdosis von Halothan in einer Narkosekammer getötet. Dann wurden Blutproben durch Herzpunktion entnommen und in heparinisierte Röhrchen übertragen, die bei 4 Grad Celsius und 3000 rpm sofort für 15 Minuten zentrifugiert wurden, um die Blutzellen zu pelletieren. Der Überstand (Plasma) wurde mit einer Pasteurpipette abgesaugt. Plasmainsulinkonzentrationen wurden durch ultrasensitives Ratten-Insulin ELISA Tests bewertet (DRG Instruments GmBH, Marburg, Deutschland) mit 100% Kreuzreaktivität mit Insulin Lispro (Humalog® Eli Lilly). Der Immunoassay ist ein quantitatives Verfahren zur Bestimmung von Plasmainsulin unter Verwendung von zwei monoklonalen Antikörpern, die gemeinsam spezifisch für Insulin sind. Die untere Nachweisgrenze lag bei 1,74 pmol–1. Die intra- und inter Assay analytischen Variationskoeffizienten reichten jeweils von 4,4% bis 5,5% und 4,7% bis 8,9%.The rats were sacrificed 4 hours after the start of the oral glucose tolerance test by an inhalation dose of halothane in an anesthesia chamber. Blood samples were then collected by cardiac puncture and transferred to heparinized tubes which were centrifuged immediately at 4 degrees Celsius and 3000 rpm for 15 minutes to pellet the blood cells. The supernatant (plasma) was aspirated with a Pasteur pipette. Plasma insulin concentrations were measured by ultra sensitive rat insulin ELISA tests evaluated (DRG Instruments GmBH, Marburg, Germany) with 100% cross-reactivity with insulin lispro (Humalog ® Eli Lilly). The immunoassay is a quantitative method for the determination of plasma insulin using two monoclonal antibodies which together are specific for insulin. The lower detection limit was 1.74 pmol -1 . The intra- and inter-assay analytical coefficients of variation ranged from 4.4% to 5.5% and 4.7% to 8.9%, respectively.
Statistische AnalyseStatistical analysis
Alle Daten wurden als Mittelwert ± Standardfehler der Einrichtung (S. E. M) ausgedrückt. Statistischer Vergleich der Unterschiede zwischen den Kontrollmittelwerten und der experimentellen Gruppe wurde durchgeführt durch GraphPad InStat Software (Version 4.00, GraphPad Software, San Diego, Kalifornien, USA), unter Verwendung einer Einwegvarianzanalyse (ANOVA), nach Tukey-Kramer-Mehrfachvergleich, followed by Tukey-Kramer multiple comparison test. Ein Wert von p < 0.05 wurde als signifikant angesehen.All data were expressed as mean ± standard error of the device (S.E.M). Statistical comparison of differences between control means and experimental group was made by GraphPad InStat Software (Version 4.00, GraphPad Software, San Diego, Calif.) Using a one-way variance analysis (ANOVA), after Tukey-Kramer multiple comparison, followed by Tukey -Kramer multiple comparison test. A value of p <0.05 was considered significant.
ErgebnisseResults
Auflösungsstudiendissolution studies
Tabelle 2 zeigt die Menge an Insulin in Insulin-Pektin Hydrogel-Pflastern. Die theoretische Menge des Insulins in jedem Pflaster wurde durch die bekannte Menge an Insulin, die während der Pflaster Vorbereitung den Petrischalen zugefügt wurde und dem Bereich der Pflaster der aus den Petrischalen ausgeschnitten wurde. Die Insulin Eingliederung in jedem Pflaster reichte von 70% bis 81%. Tabelle 2 Ergebnisse der Insulinpflaster Hydrogel Pektin Auflösungsstudien
Glukosetoleranz ReaktionenGlucose tolerance reactions
Die Behandlung mit der hohen Dosis von Insulin führte zu einer signifikant (p < 0.05) niedrigeren Blutglukosekonzentration zu allen Zeitpunkten während des gesamten Glukosetoleranztest, im Vergleich mit allen anderen Insulindosen. Für die 2 niedrigsten Dosierungen wurde zu allen Zeitpunkten kein signifikanter Unterschied (p > 0,05) in den Blutglukosereaktionen gesehen, verglichen mit der Kontrollgruppe. Bei den Ratten die mit der mittleren Dosierung behandelt wurden, wurde eine signifikante Reduktion (p < 0,05) des Blutzuckers wahrgenommen, vergllichen mit der Kontrollgruppe und 2 niedriger dosierten Gruppen.Treatment with the high dose of insulin resulted in a significantly (p <0.05) lower blood glucose concentration at all times throughout the glucose tolerance test compared to all other insulin doses. For the 2 lowest doses, no significant difference (p> 0.05) was seen in the blood glucose reactions at all time points compared to the control group. In the rats treated with the medium dose, a significant reduction (p <0.05) of the blood sugar was perceived, in comparison with the control group and 2 lower dose groups.
PlasmainsulinkonzentrationenPlasma insulin concentrations
Die Plasmainsulinkonzentrationen von Streptozotocin(STZ)-induzierten diabetischen Ratten, die mit verschiedenen Dosen von Insulin in einem Pektin Hydrogel Pflaster behandelt wurden, gemessen 4 Stunden nach dem Beginn des Glukosewirkungstest, werden gezeigt in
Kein statistisch signifikanter Unterschied (p > 0,05) in den Plasmainsulinkonzentrationen zwischen der niedrigen Dosierung und der Kontrolldosierung. Die Plasmainsulin-Konzentrationen waren in allen Tieren signifikant (p < 0,05) höher gegenüber den Kontrolltieren. Die Plasmainsulinkonzentrationen in den mit der hohen Dosis Insulin behandelten Tieren waren signifikant höher (p < 0,05) als in allen anderen Gruppen.No statistically significant difference (p> 0.05) in plasma insulin concentrations between the low dose and the control dose. The plasma insulin concentrations were significantly (p <0.05) higher in all animals compared to the control animals. The plasma insulin concentrations in the high-dose insulin-treated animals were significantly higher (p <0.05) than in any other group.
Diskussiondiscussion
Gegenstand der Erfindung ist ein haftendes Pektin Hydrogel Hautpflaster, das Insulin in den Blutkreislauf liefern kann, bei gleichzeitiger Reduktion der Plasma-Glukosekonzentration bei STZ induzierten diabetischen Ratten. Transdermale Arzneimittelabgabe ist nicht-invasiv wodurch eine langsame kontrollierte Freisetzung von Wirkstoffen ermöglicht wird und eine Verringerung des Abbaus in Magen und Leber erreicht wird. Arzneimittelformulierungen aus der Pharmaindustrie haben zuvor aus einfachen, schnell wirkenden chemischen Verbindungen bestanden, die oral oder als Injektion abgegeben wurden. Der Einsatz der transdermalen Verabreichung von Arzneimitteln wird in der Regel durch eine geringe Durchlässigkeit der Haut begrenzt und die vorliegende Erfindung zeigt die verbesserte Durchlässigkeit von Wirkstoffen durch die Haut. Insulin wird intensiv genutzt und die weltweite Ausbreitung der Diabetes mellitus stellt ein großes Marktpotenzial dar. Etwa 215 Millionen Menschen leiden derzeit an Diabetes mellitus. Die Behandlung von Diabetes erfordert in der Regel täglich subkutane (sc) Injektionen und daher befreit transdermale Insulinabgabe die Patienten von täglichen Injektionen, wodurch die Therapietreue der Patienten verbessert wird. Der Hauptunterschied zwischen dem Pektin Pilaster der Erfindung und früheren transdermalen Abgabesystemen niet darin, dass das Pilaster der Erfindung die Fähigkeit hat, Insulin durch die Haut zu transportieren, ohne dass zusätzliche Mechanismen verwendet werden.The invention relates to an adherent pectin hydrogel skin patch, which can deliver insulin into the bloodstream, while reducing the plasma glucose concentration in STZ-induced diabetic rats. Transdermal drug delivery is non-invasive, allowing slow controlled release of drugs and reducing gastric and hepatic metabolism. Drug formulations from the pharmaceutical industry have previously consisted of simple, fast-acting chemical compounds delivered orally or by injection. The use of transdermal drug delivery is usually limited by a low permeability of the skin, and the present invention demonstrates the improved permeability of drugs through the skin. Insulin is used extensively and the worldwide spread of diabetes mellitus represents a huge market potential. About 215 million people currently suffer from diabetes mellitus. The treatment of diabetes usually requires daily subcutaneous (sc) injections, and therefore, transdermal insulin delivery frees patients from daily injections, thereby improving patient adherence. The major difference between the pectin pilaster of the invention and prior transdermal delivery systems is that the pilaster of the invention has the ability to transport insulin through the skin without the use of additional mechanisms.
Literaturliterature
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